JPS60222503A

JPS60222503A - 大型一体ロ−タの止ピン穴加工法

Info

Publication number: JPS60222503A
Application number: JP7968084A
Authority: JP
Inventors: Morio Sato; 佐藤　盛男; Toshio Kobayashi; 利男小林; Akihiko Harima; 張間　昭彦; Kosuke Hara; 孝介原; Kenji Sudo; 健二須藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-19
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1985-11-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、一体形タービンロータの如く、短いピッチで
軸方向に多数並設されたディスク部に、軸線に平行なピ
ン孔を加工するだめの加工方法に関する。

〔発明の背景〕

従来、原子力タービンなどの大容量のタービンロータは
、シャフト部分とディスク部分とを別々に作シ、両者を
燐源によシ一体化したいわゆる焼嵌代のタービンロータ
が採用されている。

第１図は、一般的な焼嵌代ロータを示すものであって、
シャフト１には、外周にブレード５を植設したディスク
２が多数燐源により装着され、シャフト１とディスクの
回転力伝達をよシ完全にするためアキシャルキー７及び
ラジアルキー８が設けられている。ディスク２は、シャ
フト１の軸線方向の移動を防ぐため、ストッパ一部３と
、締伺リング９によシ、軸方向にも強固に固定されてい
る。シャフト１の端部にはフランジ１０が燐源めにより
取り付けられている。第２図及び第３図は、ディスク２
のキー溝部分の詳細図であり、アキシャルキー７とキー
＄　１’　１との間には、必然的に空間部１２が生ずる
構成となっている。かかる構成の燐源ローータでは、空
間部１２に蒸気が滞留することによシ応力腐蝕割れ１４
を引き起すという問題があって、最近、ディスクとシャ
フトとが一体となった一体型ロータに置換される傾向に
ある。

ところで、ディスク２の外周には、ブレード５を取り付
けるためのビン孔が設けられているが、このビン孔の加
工は、従来第４図ないし第６図に示すようにして行われ
ていた。

第４図は、ディスク２に下孔加工する状態を示しており
、ラジアルボール盤１５上に水平に段取し、第５図に示
すようにセグメント治具１８をディスク２の外周に取り
付け、治具内のガイドブツシュ１９によってドリル１６
を案内し、孔穿は加工する。ディスク２の外周にあらか
じめ孔穿けされたブレード５を植設した後、第６図に示
すように、第４図のラジアルボール盤のドリルをリーマ
１７に取シかえてリーマ仕上けを行う。このような、加
工方法によれば、ビン孔２１は、ディスク２をシャフト
１に焼嵌めする以前の状態で加工できるので、第１図に
示す如く組み立てられたとき、隣接するディスクの間隔
は必要最小限のピッチに設定し、ロータの全長をできる
限シ短くしている。

一方、一体型ロータにあっては、第７図及び第８図に示
すように、ロータ２４を水平に段取し、可搬式ボール盤
２２によって加工することになるが、最終段及び初段を
除いたディスクの加工に際しては隣接ディスクの外周が
主軸ヘッド２８に干渉するため、アタッチメント２３を
取り付けて、セグメント治具１８を介して下孔加工を行
う。ブレード５を植設後の仕上加工は、アタッチメント
２３のドリル１６をリーマに交換して、セグメント治具
１８を除去した状態で行う。

上述の方法で作業する場合、アタッチメント２３の巾Ｅ
は、ドリル１６およびリーマの掴み代およびその剛性を
考慮すると最低的６０ｓｏｗは必要となシ、セグメント
治具１８およびガイドブツシュ１９のディスク２５の側
面からの出張りＦ（約３０　ｗａｓ　）を考慮すると、
最終段ディスク２６と最終段前ディスク２５との間隔Ｂ
と穴加工される最終段前ディスク２５の厚さＡの間に、
加工可能条件、とじて次の関係が成シ立つ。

Ｂ≧Ａ＋（Ｅ十Ｆ）　・・・・・・・・・（１）第９図
及び第１０図に示す大型ロータの例において、この寸法
的な制限をあてはめると、Ｂ＝１８８．３　ｔｔｍ、　
Ａ　＝　１８５．４　ｗｍであるから、上記（１）式の
条件を満さ、ないことになシ、第７図、第８図の装置お
よび加工法では加工ができないことになる。

第１１図は、焼嵌ロータを備えたタービンの最終段落部
分の断面図を示しておシ、シャフト１に焼嵌したディス
ク２，２の各ピッチと、ダイヤフラム２９，３０のピッ
チとはタービン特性を最大限に発揮するように設定され
ておシ、焼嵌ロータを一体型ロータに置換する場合、加
工上の問題からディスク２，２のピッチを変えると、そ
れに伴って、内部ケーシング３１及び外部ケーシング３
２０寸法、形状を変更することになシ、タービン全体と
して太ｒｉＪな変更となる恐れがあった。

〔発明の目的〕。

本発明の目的は焼嵌代ロータを一体構造式のものと置換
する場合において、ダイアフラム、内部ケーシング外部
ケージ／グ等の静止部品の設計変更による新替、ならび
にこの新替に伴なって発生する製作・工事の費用および
期間の増大を最小限とし、焼嵌代ロータと形状および軸
長スパンの等しい一体型ロータの設計・製作を可能なら
しめる低圧最終段前ディスクの止ピン穴加工法を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明はディスクの軸長スパンが焼嵌ロータと同様に狭
隘であっても、当該ディスクの止ビン穴加工において、
先ず下穴加工として蒸気人口側と出口側の両方から同時
に穿孔し、厳格仕上ではドリルおよびリーマの継ぎ足し
によシ、どちらか一方の側から一加工を可能としたもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１２図ないし第１６図によ
シ説明する。大型一体ロータ２４の最終段前ホイール２
５の止ビンの穴あけは翼植前に実施する下穴加工と翼植
時に実施する最終仕上加工の２回に亘って行なわれる。

、第１２図は止ピン下穴加工の場合で、止ピン下穴加工
専用機２９には最終段前ホイール２５と最終段ホイール
２６との間隔Ｂが狭隘のため両側から穿孔できる２つの
主軸ヘッド３０を有し、その各々にトリル３１がセット
される。最終段前ディスク２５のフォークダプテイル溝
２０に穴あけ用セグメント治具１８を挿入し固定する。

このセグメント治具１８のガイド穴には夫々ブツシュ１
９が挿入されており、両側からあけられた対向する２つ
の穴の軸心のずれを防止する。この止ピン下穴加工専用
機２９の主軸ヘッド３０の軸方向の厚さＪ、ドリル３１
の突き出し長さＨ、セグメント治具１８のホイール外側
部分の厚さＦは、下記の式で表わされる条件を満足する
ように決める。

Ｆ＋Ｇ十Ｈ＋Ｊ＋Ｋ＜−ｊＡ＋Ｂ　・・・・・・・・・
（３）ここに、Ａ；最終段前ディスクの厚さＢ；最終段前ディスクと最終段ホイールとの間隔Ｆ；セグメント治具の外側部分の厚さＧ；ドリル刃先６出し時のセグメント治具との間隔（最
小約５１１ＩＩＩ）Ｈ；ドリルの突き出し長さに主軸ヘッドのドリル掴み部の厚さに；主軸ヘッドを最後部までバックさせたときの最終段
ディスク側面との間隔（最小約５　ｔｅｘ　）次に′この装置の機能・動作拳加工方法を第１３図及び
第１４図によシ説明する。

（１）切削シーケンス（第１３図）切削は自動サイクルによシ行なう。まず、ドリル３１と
ガイドブツシュ１９．の穴との細心を合せ、主軸ヘッド
３０ａ、３０ｂのトリル３１ａ、３１ｂが干渉しない最
接近点ＰＡ、Ｐｇ　ｉで切粉排出動作（ステップフィー
ド）を自動的に行ないながら切削するｕＰａ、Ｐｇに達
すると、ヘッド３０ａはストローク後端Ｘ＾に戻シ、ヘ
ッド３０ｂにてＰｉ　Ｐｇ間の加工を行なう。加工完了
後ヘッド３０ｂはストローク後端Ｘ１１に戻シ、更にヘ
ッド３０ａがＰ＾−ＰＩ３間を確認のために再加工する
。

その後ヘッド３０ａは後端Ｘ、に戻シシーケンス終了す
る。本切削サイクルはＸ＾、Ｘｓ、Ｐえ。

Ｐｇに取付けたリミットスイッチ４８ａ、　４ｓｂ。

４９ａ、４９ｂの情報によシ制御される。、″またステ
ップフィードのピッチなども任意にシーケンサ−で設定
することができる。

Ｑ）送シ系の制御方法（第１５図）ヘッド３０ａ、３０ｂ同時送シは、送シモータ４０の回
転が傘歯車４２を介し、電磁クラッチ４５ａ、４５ｂ、
平歯車４３ａ−４４ａ、４３ｂ−４４ｂ、送シねじ４６
ａ、４６ｂ、送シナット４７ａ、４７ｂに伝わシ両ヘッ
ド３０ａ、３０ｂに送シがかかる。ヘッド３０ａ、３０
ｂのいずれか片側のみ送りたい場合は、電磁クラッチ４
５ａ。

４５ｂのいずれかをＯＦＦさせればよい。

（３）主軸回転伝達（第１４図）主軸モータ５１の回転は傘歯車５２、平歯車５３．５４
、スプライン軸５５、主軸ヘッド３０ａ。

３０ｂの内部に組立てられる平歯車群５６ａ。

５６ｂを介して、ドリル３１ａ、３１ｂに伝達される。

またヘッド３０ａ、３０ｂのドリル３１ａ。

３１ｂの回転方向を同じにするため、ヘッド５６ｂ側の
平歯車を１個多くしである。

（４）安全装置（第１３図、第１４図）オーバーロード
によるドリルの破損防止のため、送シモータ１０、主軸
モータ５１の負荷電流を検出し、オーバーロードで送シ
および回転停止のがかる安全装置５０，５７を取付ける
。

なお、止ピン穴リーマ仕上専用機は機能的に上述せる止
ピン下穴加工専用機を一軸としたものに相当するので説
明を省略する。

次に、第１５図は止ピン穴仕上加工の場合で、止ピン穴
リーマ仕上専用機３２は１つの主軸ヘッド３３を有し、
片側から一方向Ｋ、継ぎ足し式リーマ３４によシ加工さ
れる。第１６図において、継ぎ足し式リーマ３４は、そ
のシャンク部３６と継なぎスリーブ３６の中心線上一般
けられた穴３７とをスライドさせることで突き出し長さ
を調節することができる。リーマの送シと継ぎ足しの関
係を第１６図で説明する。

まず初回加工のためリーマ３４の突き出しをディスク間
隔Ｂ内で、送シ方向前後両端の間隔り。

Ｐを最小限に確保した上で最大限に長くするようセット
しく第１ステツプ）、主軸ヘッド３３が最終段前ディス
ク２５の側面に近接するまで加工しつつ移動する。この
ときピン穴２１の先端Ｗの長さだけ未加工部分として残
る（第２ステツプ）。

次に主軸ヘッド３３を最終段ホイール２６側にノくツク
させ、リーマ３４のシャンク部３６を継なぎスリーブ３
５とスライドさせて伸ばす。このシャンク部３６は固定
ねじ３８およびｍｂ止め３９によってしつかり固定する
（第３ステツプ）。次に送シをかけピン穴の残シの部分
Ｗを加工する（第４ステツプ）、この止ピン穴リーマ仕
上専用機３２の主軸ヘッド３３部の軸方向のストローク
を限られた範囲内で最大限に活用するため、主軸ヘッド
の厚さＮ、リーマ３４の突き出し長さＱ、継なぎスリー
ブ３５の長さＴ、継なぎ加工のためのリーマ３４の突き
出し量Ｘなどは、下記の式で懺わされる条件を満足する
ように決めることができる。

即ち、Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｐ＝Ｂ　・・・・・・・・・（４）Ｘ≧Ｗ
　・・・・・・・・・（５）Ｙ＞Ｘ　・・・・・・・・・（６）従って、Ｚ＝Ｑ＋Ｙ≧人となり、リーマ穴全長に亘って
加工が可能となる。

ここに　３３　Ｂ最終段前ディスクと最終段ディスクの
間隔Ｌ　ｉ　ＩＪ−マ先端心出し時のディスク側面との間隔
（最小約２節）Ｍ；初回加工時のリーマ突き出し量Ｎ；主軸ヘッドのリーマ掴み部の厚さＰ；主軸ヘッドを最後部までノ（ツクさせたときの最終
段ホイール側面との間隔Ｘ；継なぎ加工のためのリーマ突き出し量Ｗ；初回加工時の先端未加工部の長さＹ；継なぎ加工のための主軸ヘッドの戻し量２；最終加工時の最大リーマ突き出し量本実施例によれば、最終段と最終段前のディスク間隔が
最終段前ディスクの厚さとほぼ等しいような狭い場合で
あっても、最終段前ディスクの止ピン穴加工が可能とな
シ、ロータの製作期間が大「［Ｊに短縮でき、止ピン穴
の加工精度も燐源ロータと同等の品質を確保できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大型一体ロータの軸長スパンを拡げる
ことなく、旧燐源ロータと同一とすることができるので
、ロータ重量軽減による材料費の低減、関連静止体部品
の新替を無くすことによる製作費用の低減、新替部品を
入れ替えるだめの工事期間および工事費の低減を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼嵌代低圧ロータの縦断面図、第２図は第１図
の燐源部の詳細図で、燐源ロータの組立状況と応力腐食
割れの発生メカニズムの説明図、第３図は第２図のｌｌ
ｌ−■断面図で、アキシャルキー溝部に発生した応力腐
食割れの事例を示す図、第４図ないし第８図は焼嵌代ロ
ータの最終段前ディスクの止ピン穴あけ加工法を示すも
ので、第４図は下穴加工機の側面図、第５図は止ピン下
穴加工の詳細図、第６図は翼植後の止ピン穴仕上加工を
示す図、第７図、第８図は従来の中型低圧一体ロータの
最終段前ディスクの止ピン穴加工法を示す図、第９図は
大型低圧一体ロータの縦断面図、第１０図は最終段前デ
ィスク前後の軸長スペースの説明図、第１１図は焼嵌代
低圧ロータ最終段付近の組立図、第１２図ないし第１６
図は本発明のビン穴加工方法を実施するだめの装置を示
し、第１２図は加工装置の平面図、第１３図、第１４図
は止ビン下穴加工専用機の機能・動作を説明し、第１３
図は送シ系を、第１４図は主軸回転系を示す図、第１５
図は翼植後の止ピン穴仕上加工を示す図、第１６図はリ
ーマの継ぎ足し加ニステップと軸長スパンの関係を示す
説明図である。２４・・・大型一体ロータ、２５・・・最終段前ディス
ク、２６・・・最終段ディスク、２０・・・フォークダ
プテイル溝、２１・・・止ピン穴、２９・・・止ピン下
穴加工専用機、３０ａ、３０ｂ−・・主軸ヘッド、３１
ａ。３１ｂ・・・ドリル、３２・・・止ピン穴リーマ仕上専
用機、３３・・・主軸ヘッド、３４・・・リーマ、３５
・・・継なぎスリーブ、３６・・・リーマ３４のシャン
ク部、３７・・・継なぎスリーブ３５の内径、３８・・
・リーマ３４の固定ねじ、３９・・・リーマ３４の廻シ
止め、４０・・・送シモータ、４１・・・送り軸、４２
・・・傘歯車、４３ａ、４３ｂ−・・平歯車、４４ａ、
４４ｂ−・・平歯車、４５ａ、４５ｂ−・・電磁クラッ
チ、４６ａ。４６ｂ・・・送シねじ、４７ａ、４７ｂ・・・送シナッ
ト、４８ａ、４８ｂ、４９ａ、４９ｂ・・・リミットヌ
イツチ、５０・・・送シ用安全装置、５１・・・主軸回
転用安全装置。第２図第１２図第１頁の続き ■発明者須藤　健二

Claims

【特許請求の範囲】

１、原子力および火力用大容量蒸気タービンの焼嵌代低
圧ロータを、ディスクの軸長スパンを引き伸ばすことな
く同一形状・尚−軸長スパンを有する一体化ロータとし
得る大型一体ロータの最終段前ディスクの止ビン穴加工
法において、最終段と゛最終段前および最終段前とさら
に一つ前の段落間のディスク軸長スパンが、穴あけ対象
となる最終段前ディスクの厚みより最低３ミリメートル
しか広くない狭隘部のタービン翼固定用ピン穴あけを両
側から同時に加工し、その同一軸心上で対向する二つの
穴の芯すれかなく加工し得ることを特徴とする大型一体
ロータの止ピン穴加工法。